交換機(jī)是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)擁有一條高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣，在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。交換機(jī)的傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自適應(yīng)。接下來我們就來為大家詳細(xì)介紹下交換機(jī)的原理以及交換機(jī)的工作原理，感興趣的就一起來看看吧！

一、交換機(jī)原理

交換機(jī)是根據(jù)網(wǎng)橋的原理發(fā)展起來的，學(xué)習(xí)交換機(jī)先認(rèn)識(shí)兩個(gè)概念：

a、沖突域

沖突域是數(shù)據(jù)必然發(fā)送到的區(qū)域。

HUB是無智能的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，有入必出，整個(gè)由HUB組成的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)沖突域。

交換機(jī)的一個(gè)接口下的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)沖突域，所以交換機(jī)可以隔離沖突域。

b、廣播域

廣播數(shù)據(jù)時(shí)可以發(fā)送到的區(qū)域是一個(gè)廣播域。

交換機(jī)和集線器對(duì)廣播幀是透明的，所以用交換機(jī)和HUB組成的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)廣播域。

路由器的一個(gè)接口下的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)廣播域。所以路由器可以隔離廣播域。

二、交換機(jī)工作原理

a、地址表

端口地址表記錄了端口下包含主機(jī)的MAC地址。端口地址表是交換機(jī)上電后自動(dòng)建立的，

保存在RAM中，并且自動(dòng)維護(hù)。

交換機(jī)隔離沖突域的原理是根據(jù)其端口地址表和轉(zhuǎn)發(fā)決策決定的。

b、轉(zhuǎn)發(fā)決策

交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)決策有三種操作：丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)和擴(kuò)散。

丟棄：當(dāng)本端口下的主機(jī)訪問已知本端口下的主機(jī)時(shí)丟棄。

轉(zhuǎn)發(fā)：當(dāng)某端口下的主機(jī)訪問已知某端口下的主機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。

擴(kuò)散：當(dāng)某端口下的主機(jī)訪問未知端口下的主機(jī)時(shí)要擴(kuò)散。

每個(gè)操作都要記錄下發(fā)包端的MAC地址，以備其它主機(jī)的訪問。

c、生存期

(1)生存期是端口地址列表中表項(xiàng)的壽命。每個(gè)表項(xiàng)在建立后開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，每次發(fā)送。

(2)數(shù)據(jù)都要刷新記時(shí)。對(duì)于長(zhǎng)期不發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)，其MAC地址的表項(xiàng)在生存期結(jié)束時(shí)刪除。

(3)所以端口地址表記錄的總是最活躍的主機(jī)的MAC地址。

(4)應(yīng)該說交換機(jī)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹交換機(jī)結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)方式，21世紀(jì)10年代以來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛，交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中的紐帶發(fā)揮了越來越大的作用。簡(jiǎn)單的說，交換機(jī)就是將它與用戶計(jì)算機(jī)相連就行了，完成各個(gè)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。復(fù)雜來說，交換機(jī)針對(duì)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的位置而言，一些高層交換機(jī)如三層交換、網(wǎng)管型的產(chǎn)品，在交換機(jī)結(jié)構(gòu)方面就沒這么簡(jiǎn)單了。

d、三層交換機(jī)

通常，普通的交換機(jī)只工作在數(shù)據(jù)鏈路層上，路由器則工作在網(wǎng)絡(luò)層。而功能強(qiáng)大的三層交換機(jī)可同時(shí)工作在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，并根據(jù) MAC地址或IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。但是要注意到三層交換機(jī)并不能完全取代路由器，因?yàn)樗饕菫榱藢?shí)現(xiàn)處于兩個(gè)不同子網(wǎng)的Vlan進(jìn)行通訊，而不是用來作數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜路徑選擇。

e、網(wǎng)管功能

一臺(tái)交換機(jī)所支持的管理程度反映了該設(shè)備的可管理性與可操作性。帶網(wǎng)管功能的交換機(jī)可對(duì)每個(gè)端口的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)置每個(gè)端口的速率，關(guān)閉/打開端口連接。通過對(duì)交換機(jī)端口進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量的區(qū)分和迅速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障定義，提高了網(wǎng)絡(luò)的可管理性。

f、端口聚合

這是一種封裝技術(shù)，它是一條點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路，鏈路的兩端可以都是交換機(jī)，也可以是交換機(jī)和路由器，還可以是主機(jī)和交換機(jī)或路由器?；诙丝趨R聚（Trunk）功能，允許交換機(jī)與交換機(jī)、交換機(jī)與路由器、主機(jī)與交換機(jī)或路由器之間通過兩個(gè)或多個(gè)端口并行連接同時(shí)傳輸以提供更高帶寬、更大吞吐量， 大幅度提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能力。